[发明专利]同步正交激光图像重建超分辨率显微镜

说明书

本发明涉及同步正交激光图像重建超分辨率显微镜。同步正交激光图像重建超分辨率显微镜；同步多幅偏振光图像重构；球差校正；动态旋转偏振光图像的获得；正交偏振图像成像处理；任意角度偏振光图像组的图像重构；旋转偏振光的产生。克服光波的衍射斑点对光学显微镜分辨率的影响，突破阿贝极限，颠覆现有的光的衍射极限无法突破的观点；为相关的研究提供另外一条路径，大大提高光学显微镜的分辨率；本显微镜的分辨率极限为光子直径，现在还不知道光子的直径，但肯定小于10^－15米，由于光子无静止质量，测不准原理对光子成像精度影响更小，会有更高的精度。

技术领域

本发明涉及同步正交激光图像重建超分辨率显微镜，特别涉及一种利用旋转偏振光装置的旋转偏振激光图像重建显微镜。

背景技术

现有的光学显微镜：由于光学显微镜由于光的衍射极限，最小显示分辨尺寸为0.2微米，分辨率太低，对纳米尺寸的样品无法使用；对原子尺度的更是无法成像；荧光显微镜虽然分辨率有所提高，但分辨率提高不多，且需要荧光样品才能成像，使用范围有限。

透射电子显微镜：带球差校正的分辨尺寸为0.74埃，再提高需要提高加速电压容易损坏样片，另外受测不准原理的影响，几乎是透射电子显微镜的显示极限，且透射式电子显微镜需要高电压，设备复杂，造价高，电子能量大，对样品的测量参数有影响，高能量的电子对样品有损坏，而且很多样品不能进行原位测量，如生物活的样品。另外还有扫描电子显微镜，原子隧道显微镜，原子力显微镜等提高分辨率的潜力有限。

发明内容

要解决的问题：解决现有光学显微镜的衍射造成的图像分辨率低的问题。

技术方案：

同步正交激光图像重构：交替利用同步水平偏振激光和垂直偏振激光透过样品；同步水平偏振激光透过多级光学透镜组放大形成放大实像，经过球差校正部件对形成的图像进行球差校正，在光屏、CCD、CMOS或晶体感光板上形成放大实像1；接着同步垂直的偏振激光透过样品，经过多级光学透镜组放大，经过球差校正部件对形成的图像进行球差校正，在光屏、CCD、CMOS或晶体感光板上形成放大实像2；放大实像1与放大实像2图像相关性处理，相关性越强图像点灰度越大，相关性越弱图像的灰度越小，再经过图像滤波重构为新的超分辨率显微图像；水平偏振激光与垂直偏振激光交替循环透过样品，经过图像重构即可得到样品的动态超分辨率图像；

同步多幅偏振光图像重构：同步偏振激光，每转动一个角度，以下简称“转动角度”，形成一幅透射的图像，转动一圈可形成360/“转动角度”，即N＝360/“转动角度”，N为偏振光转动一圈形成的图像个数；将偏振光旋转一周360度，形成一组N幅偏振光图像，将这组N幅偏振光图像经过计算机进行图像相关性处理，根据相关性强弱形成灰度图像，经图像滤波，图像重建形成超分辨率显微图像；不断循环旋转偏振光并处理即得到样品的动态超分辨率图像；

球差校正：多级光学透镜组后加上球差校正部件，对图像进行球差校正，形成更清晰的图像；或在多级光学透镜组中间加上球差校正部件对每一级的透镜放大图像进行球差校正，从而形成更高的超分辨率显微图像；

动态旋转偏振光图像的获得：同步正交激光图像重建超分辨率显微镜光源由同一个激光器产生光源，通过偏振光滤波器滤波，使之成为偏振光；或通过偏振光滤波器对激光光源滤波，形成偏振光再透过旋光部件，对通过的偏振激光进行偏转，使之分时形成旋转偏振激光，分时透过样品形成的图像经计算机重构形成新的超分辨率图像；或同步正交激光图像重建超分辨率显微镜光源由激光器产生激光，由偏振光滤波器进行偏振光滤波，从而分时得到正交偏振激光，分时通过样品形成的图像经计算机重构形成新的超分辨率图像；

正交偏振图像成像处理：成像通过胶片曝光成像；或成像通过光屏显示；或成像由CCD图像耦合器件获取图像信息，传送给计算机处理、存储、显示；或成像由CMOS图像传感器获取图像信息，传送给计算机处理、存储、显示；或图像由晶体感光板感应发光，再经过多级光学透镜组放大，再形成分辨率更高的图像；